第一单元基因工程
【重难点突破】
一、如何理解基因工程的概念和原理
1、操作环境是生物体外，典型过程是基因表达载体的构建。
2、基因工程的优点
（1）克服了远缘杂交不亲和的障碍。基因工程和植物体细胞杂交一样，突破了有性生殖的局限。
（2）定向改造了生物性状。与诱变育种相比较克服了诱变育种的突变的不定向性。
3、原理是基因重组。
4、操作层次：是分子水平。是获取某生物的DNA分子片段，把它与另一个DNA 分子片段结合成一个DNA分子。
5、实质：A种生物的某个基因通过一定方式导入B种生物体内并能进行基因表达。基因没有改变，蛋白质没有改变，只是转录和翻译吃场所发生改变。
6、目的基因和载体能够形成重组DNA分子的基础是
（1）物质组成相同，都是四种脱氧核苷酸组成。
（2）空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。
（3）结构和功能单位相同，基因是控制生物性状的结构和功能单位。性状都是蛋白质表现的。
（4）遵循的基因表达原则相同，基因表达包括了基因的复制，转录和翻译，都遵循中心法则。
（5）遗传密码相同，所有生物共用一套遗传密码。
【典题演示】
1、（2011温州十校）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培
育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（）
A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法获得该目的基因
B．人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后，其传递和表达不再遵循中心法则
C．在该转基因羊体内，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
【答案】A
【解析】掌握基因工程的原理是突破口。当已知某种基因的核苷酸序列，可以进行人工合成；目的基因的表达仍然遵循中心法则；由于目的基因是导入受精卵，所有体细胞都含有目的基因，只有在乳腺细胞中表达，是因为目的基因连接了乳蛋白的基因的启动子；转录需要的酶是RNA聚合酶。
【变式训练1】
1、（2010临沂一模）转基因植物是通过基因工程拥有其他物种基因即外源基因
的植物。下列有关叙述中，正确的是（）
A．外源基因就是目的基因
B．外源基因的遗传都遵循孟德尔遗传定律
C．基因工程中的运载体质粒是细胞核内能够复制的DNA分子
D．通过基因工程，植物细胞也能合成某些细菌的蛋白质
【答案】D
【解析】掌握目的基因和外源基因的关系是突破口。把插入到载体内的那个特定的片段基因称为外源基因，而将那些已被或者准备要被分离，表达的特定基因称为目的基因。外源基因针对受体生物而言是受体生物不具有的基因，目的基因是针对人的需要而言。外源基因如果存在线粒体、叶绿体、质粒或者原核细胞的DNA上是不遵循孟德尔的遗传规律的；质粒是存在细胞质的环状DNA；棉花的抗虫基因的表达证明植物细胞也能合成某些细菌的蛋白质。【变式训练2】、（2010苏北四市三模）下列过程一定能够导致DNA分子结构发生改变的是
A．基因工程 B．DNA分子扩增 C．染色体变异 D．交叉互换
【答案】A
【解析】正确掌握影响DNA分子结构的因素和方式是突破口。DNA分子扩增是以DNA 分子作为单位，进行半保留复制增加DNA分子数目；染色体的变异和交叉互换是发生在基因数量或者位置的改变，并没有影响DNA分子内部；只有基因工程是在一个DNA分子内部插入了另外一个DNA分子的片段。
【变式训练3】、（2010苏州中学）（多选）下列关于基因工程的叙述，正确的是
A.目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性
D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达【答案】AB
二、基因工程操作常用的工具有哪些？
1、限制酶又称限制性核酸内切酶
（1）化学本质：蛋白质
（2）来源：主要来源于原核生物，是原核生物切断入侵细胞内外源DNA的保护自身的工具。
（3）作用：具有酶的共性催化作用外还用于对DNA分子的切割获取目的基因和对载体的切割。
（4）特异性，能够识别特定的脱氧核苷酸序列，并有特定的切割位点。切割的化学键叫磷酸二酯键。
切割目的基因和载体时要用同一中限制酶。
（5）切割的结果有两种分别是粘性末端和平末端。
2、DNA连接酶
DNA连接酶。
（1）种类：E.coliDNA连接酶和T
4
（2）作用：是连接两个DNA片段形成磷酸二酯键。
（3）适用对象：E.coliDNA连接酶是连接粘性末端，T
DNA连接酶是连接粘性末
4
端和平末端。
（4）与DNA聚合酶的比较：相同点都可以形成磷酸二酯键；不同点是DNA连接酶是连接DNA片段形成重组DNA分子，DNA聚合酶是把游离的脱氧核苷酸按照碱
基互补配对原则，连接在一条脱氧核苷酸链上形成新的DNA分子。
3、载体
（1）常用载体是质粒，本质是小型环状DNA；其他载体有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
（2）功能：将目的基因导入受体细胞。
（3）载体必需具备的条件：能够在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与外源基因进行连接；有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。
（4）特别注意：①现在使用的载体多是人工改造的；②常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因和产生特点颜色的表达产物基因等；③质粒可以在自身细胞、受体细胞或者体外环境都可以进行自我复制；④载体上最好是每种酶的切点只有一个；⑤细胞膜上的载体是蛋白质，具有运输作用。
【典题演示2】
1、(2010无锡高三)基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—C↓GATCC—限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是（）
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B.目的基因和质粒用限制酶I切割
C.质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶I切割
D.质粒用限制酶I切割，甘的基因用限制酶Ⅱ切割
【变式训练4】
1、下列有关DNA聚合酶链式反应的说法正确的是
（）
A．需要引物B．始终在高于70℃的条件下进行
C．需要加DNA连接酶D．需要加热稳定DNA聚合酶
【变式训练5】、已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子
上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA 分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A.3
B.4
C.9
D.12
【变式训练6】、2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是
A．追踪目的基因在细胞内的复制过程
B．追踪目的基因插入到染色体上的位置
C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布
D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构
三基因工程的操作程序有哪些？
1、目的基因的获取
技术：限制酶切割—切割出粘性末端和平末端。
（3）人工合成。常见的有反转录法和氨基酸序列合成法两种。
①反转录法是在核糖体合成多肽的旺盛时期，首先把含有目的基因的mRNA的多聚核糖体提取出来，分离出mRNA，然后以mRNA为模板，用反转录酶合成一个互补的DNA，即cDNA单链，再以此单链为模板合成出互补链，就成为双链DNA 分子。这种方法专一性强，但是操作过程比较麻烦，特别是mRNA很不稳定、生存时间短，所以要求的技术条件较高。
②氨基酸序列合成法是建立在DNA序列分析基础上的。当把一个基因的核苷酸序
列搞清楚后，可以按图纸先合成一个个含少量（10～15个）核苷酸的DNA片段，再利用碱基对互补的关系使它们形成双链片段，然后用连接酶把双链片段逐个按顺序连接起来，使双链逐渐加长，最后得到一个完整的基因。这种方法专一性最强，现在用计算机自动控制的DNA合成仪，进行基因合成，使基因合成的效率大大提高。但是这种方法目前仅限于合成核苷酸对较少的一些简单基因，而且必须事先把它们的核苷酸序列搞清楚。对于许多复杂的、目前尚不知道核苷酸序列的基因就不能用这种方法合成，只能用前两种方法或其他方法分离或合成。这种合成基因的方法还有一个很大的优点，就是可以人工合成自然界不存在的新基因，使生物产生新的性状以满足人类需求。因此，这一方法今后将随着技术的不断改进而得到越来越广泛的应用。
2、基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。
（1）基因表达载体的结构组成：
启动子是启动转录的DNA片段；终止子是终止转录的DNA片段；目的基因；抗生素抗性基因是标记基因；复制原点DNA的复制有特定的起始位点。
（2）技术：应用DNA连接酶连接末端。
3、将目的基因导入受体细胞
（1）导入双子叶植物一般用农杆菌转化法；农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位(受伤处的细胞会分泌大量酚类化合物,从而使农杆菌移向这些细胞)，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中,并且可以通过减数分裂稳定的遗传给后代，这一特性成为农杆菌介导法植物转基因的理论基础。
我们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。
（2）棉花用花粉管通道法；亦称受粉后外源基因导入植物的技术，是利用植物受粉后所形成的天然花粉管通道（花粉引导组织），经珠心通道将外源DNA携带进入胚囊，转化受精卵或其前后的生殖细胞（精子、卵子），由于它们仍处于未形成细胞壁的类似"原生质体"状态，并且正在进行活跃的DNA复制、分离和重组，所以很容易将外源DNA片段整合进受体基因组中，以达遗传转化的目的。
在双受精过程完成后，受精卵细胞的初次分裂需要充分的物质和能量积累。此时期的细胞尚不具备完整垢细胞壁和核膜系统，细胞内外的物质交流频繁。通过花粉管通道途径渗透进入胚囊的转基因片段就有可能被吸入受精卵细胞，并进一步地通过尚不明确的机理被整合进入受体基因组中。
（3）单子叶植物基因枪法；
（4）导入动物细胞用显微注射法；在显微镜下，用一根极细的玻璃针(直径1～2微米)直接将DNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔，使用这种方法进行外源基因整合成功率约为10％。
（5）导入微生物细胞，用Ca2+处理成为感受态细胞。在CaCl2溶液中，细菌细胞会发生膨胀，同时Ca2+会使细胞膜磷脂双分子层形成液晶结构，促使细胞外膜与内膜间隙中的部分核酸酶解离开来，离开所在区域，诱导细胞成为感受态细胞
同时Ca2+能与加入的DNA分子结合，形成抗脱氧核糖核酸酶的羟基－磷酸钙复合物，并粘附在细菌细胞膜的外表面上。当42度热刺激短暂处理细菌细胞时，细胞膜的液晶结构会发生剧烈扰动，并随机出现许多间隙，为DNA分子提供进入细胞的通道。
总的来说就是细胞在低温Ca2+等因子诱导下,细胞膜通透性发生改变,膜通
透性的改变使细胞可以摄取DNA。
（2）特点：四个步骤中唯一不涉及碱基互补配对的。选用微生物作为受体细胞的理由是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得的目的基因产物多。
4、目的基因的检测和鉴定
（1）分子水平的检测：利用DNA分子杂交法检测目的基因及其产物mRN；用抗原—抗体杂交检验目的基因的蛋白质产物；检测结果看是否出现杂交带。
（2）个体水平检测。
【典题演示3】
1、（2010浙江）在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）
A.用限制性核酸内切酶切割烟草茶叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入原生质体
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
【答案】A
【解析】本题考查基因工程的有关知识，基因工程的一般过程：①用限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA分子（除草剂基因）和运载体（质粒），②用DNA 连接酶连接切割好的目的基因和运载体③重组DNA分子导入受体细胞，因为是植物可以说是原生质体④用相应的试剂和病原体帅选转基因细胞⑤用植物组织培养技术抗除草剂的转基因烟草（表达）。
【变式训练7】
1、（2010江苏）下列关于转基因植物的叙述。正确的是
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传人环境中
B．转抗虫基因的植物．不会导致昆虫群体抗性基因撷宰增加
C．动物的生长激素基因转人植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
【答案】A
【解析】本题考查了转基因技术的安全性问题。转入到油菜的基因，可以通过花粉传入环境中；由于植物与害虫间是相互选择的，转抗虫基因植物可使昆虫群体抗性基因频率增加；动物生长素基因转入植物后也能表达；转基因技术的安全性问题，要通过验证才能得到证实。
【变式训练8】、（2009上海理综）科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是 A．基因自由组合定律 B．半保留复制原则
C．基因分离定律 D．碱基互补配对原则
【答案】D
【解析】本题考查基因工程的相关知识，重组质粒依据的是粘性末端的碱基互补配对原则。
【变式训练9】、（2009广东理基）钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知
A．该生物的基因型是杂合的
B．该生物与水母有很近的亲缘关系
C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达
D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光
【答案】C
【解析】某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光，说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。
四、基因工程和蛋白质工程有哪些实际应用？
1、转基因植物：
（1）抗虫转基因植物：用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因。
（2）抗病转基因植物：抗病毒植物使用最多的病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因；抗真菌转基因使用几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
（3）其他抗逆转基因植物导入调节渗透压的基因；鱼的抗冻蛋白基因；抗除草剂基因。
2、转基因动物
专题一基因工程复习 教学设计
第周第课时 课题基因工程复习 本节课的学情分析： 学生在必修课已经对基因工程的知识进行了初步的了解，掌握的操作工具及操作步骤等基本内容，在此基础上进一步深入地学习相关知识。 本节课的教学目标： [知识与技能] ： 1．简述基因工程的概念含义。简述基因工程的诞生历程。说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点 2．简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理。 3．举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景。 4．举例说出蛋白质工程崛起的缘由。简述蛋白质工程的原理。 [过程与方法]： 1．通过对图片、动画等的观察，让学生学会科学的观察方法，培养观察能力。 2．通过利用课本以外的资料和网络信息解决学习中发现的问题，培养学生的自主学习的能力。 3．通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。 [情感态度与价值观]： 1．通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。 2．通过学习基因操作的工具和基本程序及应用，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。 本节课的教学重点： 1．限制酶的作用特点以及与解旋酶的区别。
2．DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 3．重组DNA分子的制备方法。 4．重组DNA分子导入受体细胞的方法。 5．抗虫棉培育的基本过程。 6．基因治疗的基本原理。 7．蛋白质工程的原理及蛋白质工程的应用实例。 本节课的教学难点： 1.基因工程载体需要具备的条件 2．从基因文库中获取目的基因及利用PCR技术扩增目的基因3．基因治疗的基本原理 4.蛋白质工程的原理。
主题：基因工程的应用 一、预习目标： 1、举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2、关注基因工程的进展。 二、预习重点 基因工程在农业和医疗等方面的应用 三、预习难点 基因治疗。 四、预习方法 启发和问题驱动 四、预习内容 一、植物基因工程的成果： （一）抗虫转基因植物 1．杀虫基因种类： 2．成果： （二）抗病转基因植物 1．植物的病原微生物： （1）抗病毒基因：（2）抗真菌基因：（3）成果： （三）抗逆转基因植物 1．抗逆基因：2．成果： （四）转基因改良植物品质 1．优良基因：2．成果： 二、动物基因工程的成果 （一）提高动物的生长速度（二）改善畜产品的品质（三）转基因动物生产药物 （四）转基因动物作器官移植的供体（五）基因工程药物 三、基因治疗 1．概念：2．成果： 课内探究学案 一、 学习目标 知识目标：举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 能力目标：关注基因工程的进展。 情感态度与价值观目标：认同基因工程的应用促进生产力的提高 学习重点:基因工程在农业和医疗等方面的应用 【课题】1.3基因工程的应用 【课型】范式导练 【时间】 3月26日 【设计】董丽娜 【审核】高二生物组
学习难点：基因治疗 二、学习过程： Bt毒蛋白基因：从分离出 杀虫基因：蛋白酶抑制剂基因：阻断或降低的活性抗虫转基因植物使昆虫不能正常消化食物中的 意义： 成果：抗虫水稻、、抗虫玉米 抗病基因：和 转基因植物抗病转基因植物基因 抗真菌基因：和 成果：抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄 逆环境：盐碱、、低温、等 抗逆转基因植物抗逆基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 成果：抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因 改良植物品质控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因 成果：、耐储存的番茄、新花色矮牵牛 目的基因： 提高动物生长速度成果：转基因绵羊、 目的基因： 改善畜产品的品质成果：乳汁中含乳糖较少的转基因牛 转基因动物目的基因：药用蛋白基因+ 用转基因动物生产药物成果： 作器官移植的供体目的基因：外源的抗原决定基因表达的调节因子 或除去 成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的 基因工程药物来源：转基因工程菌 成果：白细胞介素、干扰素、抗体、乙肝疫苗 体外基因治疗目的基因： 成果：治疗复合型免疫缺陷症 基因治疗 体内基因治疗目的基因：治疗囊性纤维病基因 成果：治疗遗传性囊性纤维病
第2节基因工程及其应用 孝义三中高一生物组张文 一、教材内容分析 基因工程是现代四大生物工程之一。《基因工程及其应用》是人教版高中生物必修2第6章第2节内容。本节内容主要包括三个方面，分两课时讲授。第1课时简要介绍“基因工程的原理”，第2课时介绍“基因工程的应用”及“转基因生物和转基因食品安全性”。本节内容是对前面所学育种内容的补充，是即贴近生活又远离生活的微观内容。由于在选修3中还有基因工程的介绍，因此本节的要求相对简单一些。 二、学情分析 对于基因操作的工具和基本步骤，内容抽象和复杂，学生接触少，会出现掌握不好，甚至理解错误的情况。虽然经过必修1的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，尽量通过生活化打比喻的方式和模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学，并在教师引导下适时加强学生解决问题和运用图解等生物学语言归纳结论等方面的能力。切记不可讲的太多。 三、教学目标 1、简述基因工程的基本概念； 2、简述基因工程的基本工具； 3、简述基因工程的基本操作步骤； 4、通过基因工程的简介，鼓励学生积极探索新知和科学创新，树立一分为二的辩证唯物主义思想； 四、教学重点、难点分析 教学重点：基因工程的基本原理（概念、工具、操作步骤） 教学难点：基因工程的基本原理 五、教学思路 本节课主要解决如下几个问题：1）什么是基因工程？2）基因工程的主要原理是什么？3）基因工程的操作过程如何？4）基因工程有哪些方面的应用？如何看待转基因食品？由于本节内容和前面的育种内容联系比较紧密，因此可以让学生回顾前面几种育种方法的成果，再通过情景展现传统育种方法所不能达到的地方，进而引出基因工程，通过列举生活中的转基因成果让学生知道基因工程就在我们身边。而后通过与学生们所熟知的器官移植做对比，让学生理解基因工程的本质和操作过程。通过对转基因食品的讨论让学生树立辩证唯物主义观念。 六．教学策略及教学媒体 根据激趣原则，通过展示色彩绚丽的转基因生物图片入手，引出基因工程的概念，采取“引导—互动—探究”模式，即采用师生互动探究式教学，借助老师生活化打比喻和多媒体动画并安排学生制作模型活动从而使抽象的课程内容具体化，直观化和形象化。 七、教学设计流程图第1课时“基因工程的原理”
1．1 DNA重组技术的基本工具 1．了解基因工程的概念、诞生及发展。 2.掌握限制酶及DNA连接酶的作用。(重、难点) 3．理解载体需具备的条件。(重点) 一、基因工程(阅读专题1前言部分) 基因工程的别名DNA重组技术 操作环境生物体外 操作对象基因 操作水平DNA分子水平 结果新的生物类型和生物产品 46 1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)来源：主要来自于原核生物。 (2)特点：具有专一性。 ①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。 ②切割特定核苷酸序列中的特定位点。 (3)作用：断开每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (4)结果：产生黏性末端和平末端。 限制酶有特性，“特定”突显专一性。 2．DNA连接酶——“分子缝合针”
(1)种类???????E ·coli DNA 连接酶?????来源：大肠杆菌特点：只能“缝合”具有互补的 黏性末端的双链DNA 片段T 4DNA 连接酶???? ?来源：T 4噬菌体特点：既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的黏性末端又可以 “缝合”双链DNA 片段的 平末端 (2)作用：形成磷酸二酯键。 (3)结果：形成重组DNA 分子。 3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)作用：将外源基因送入细胞中。 (2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。 (3) 三、重组DNA 分子的模拟操作(阅读教材P 6～P 7) 1．材料用具：剪刀代表Eco R Ⅰ，透明胶条代表DNA 连接酶。 2．切割位点 (1)分别从两块硬纸板上的一条DNA 链上找出G —A —A —T —T —C 序列，并选G —A 之间作切口进行“切割”。 (2)再从另一条链上互补的碱基之间寻找Eco R Ⅰ相应的切口剪开。 3．操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能互补配对；否则，说明操作有误。 连一连 判一判
第6章从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 学习目标 1．简述基因工程的基本工具 2．简述基因工程的基本操作步骤 3．说出基因突变和基因重组的意义 基础知识 一、基因工程的原理 1. 基因工程的概念： 基因工程又叫技术或技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。 基因工程是在上进行的水平的设计施工，需要有专门的工具。 2.基因工程的工具 （1）基因的“剪刀”：__________（简称__________），作用： （2）基因的“针线”：__________，作用： （3）基因的：作用：，目前常用的运载体有________、________和______________等。 3. 基因工程操作的一般步骤为：__________________目的基因与___________结合将目的基因导入________________目的基因的________和________。 二、基因工程的应用 1、基因工程在作物育种方面的事例有：、、超级绵羊等； 抗虫基因作物的优点，不仅减少了__________，大大降低了生产成本，而且还减少了__________。 2、基因工程生产药品有__________、__________、__________等。 3、目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食品不安全，____________________；另一种观点，应该大范围推广。
1.看课本P103图6-6，由图中过程怎么操作？用到什么工具？ ①从人的细胞中分离出DNA ； ②用限制酶切取胰岛素基因片断 ③分离大肠杆菌中的质粒并用同种限制酶切断 ④用DNA 连接酶将胰岛素基因与质粒DNA 重组 ⑤将重组质粒导入大肠杆菌进行转化 ⑥培养大肠杆菌，复制大量胰岛素基因并表达分泌出胰岛素； 过程属于基因工程的第一步：； 过程属于基因工程的第二步：； 过程属于基因工程的第三步：； 过程属于基因工程的第四步：； 2.此过程的目的基因是_____________，供体是，受体是_________； 3.细菌和人是差异非常大的两种生物，为什么通过基因重组后，细菌能够合成人的胰岛素呢？ 二、请模仿转基因大肠杆菌生产人胰岛素的过程，写出培育转基因抗虫棉的过程。 4.请写出过程 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过________________________，赋予生物以 _____________________，创造出______________________________________。基因工程是在____________上进行设计和施工的，又叫做__________________。 1. （1 （2 （3 2. (1)两种DNA ②区别：E· (2)与DNA 酸二酯键。 3. （1 （2 _____________________的双链___________DNA （3）其它载体： _________________________________ (二)基因工程的基本操作程序 第一步：__________________________ 1.目的基因是指： ______________________________________________________ 。 2.目的基因可采取_______________-获得，也可以用_____________________。人工合成目的基因的常用方 法有________________和_________________。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：_____________________ 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是________________，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 _______________。此方法的受体细胞多是 ____________。将目的基因导入微生物细胞：★原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少， 最常用的原核细胞是 ____________，其转化方法是：先用 ________处理细
《基因工程及其应用》说课稿 一、说教材 《基因工程及其应用》是人教版生物必修2第六章第二节内容。学生们在几章中已经学习了基因的本质,基因的表达,对基因有一定的感性认识。为学生学习本节内容做到铺垫的作用。 本节的教学内容是在学生对基因有一定的理解的基础上,引入基因工程,让学生了解基因工程在生活中的运用,激发学生的求知欲。在教学内容的组织上体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。 二、说教学目标 根据本教材的结构和内容分析,结合着学生他们的认知结构及其心理特征,我制定了以下的教学目标: 1、知识目标:掌握基因工程的概念、原理;基因操作的工具及其操作过程。 2、能力目标:培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。 3、情感目标:培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观,从现象到本质的科学 的研究方法;培养学生严谨的学习态度和思维习惯。 三、说教学的重、难点 本着高二新课程标准,在吃透教材基础上,我确定了以下的教学重点和难点 1、教学重点
基因工程的基本原理,基因操作的工具,基本步骤及其应用。 2、教学难点 基因工程的基本原理,基因工程的应用及其安全性。 四、说教法 围绕本节课的教学目标和教学重点,采用了观察法、演示法、讨论法、实践法等多种教学方法,积极创设一个可以让学生在轻松愉快的氛围中,去主动探求知识的过程。在教学过程中,开展师生互动、生生互动,体现出以学生为主体,教师为主导的主动探究式教学理念。 五、说学法 在本节课中,学生将通过多种途径,如:观察、阅读、思考、分析、讨论、实践等等,来开展学生之间的协作学习和自主学习,形成以学生为主体的教学模式。 六、说教学过程 在这节课的教学过程中,我注重突出重点,条理清晰,紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流,最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。 1、导入新课: 提问:各种生物间的性状千差万别这是为什么呢? 引导:生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的。 列举:几种生物的不同性状:够吐出丝;豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气;
6-2 基因工程及其应用 【学习目标】 1、简述基因工程的基本原理。 2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。 3、关注转基因生物和转基因食品的安全性。 【新知预习】 一基因工程的原理 基因工程又叫技术或技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种里，地改造生物的。 基因工程是在上进行的水平的设计施工，需要有专门的工具。基因工程最基本的工具有：“”、“”、“”。 二基因工程的工具 1、基因的“剪刀” (1)它指的是限制性内切酶，简称为，正是伴随它的发现，以人类定向改造生物遗传性状为目的的才应运而生。 (2) 限制性内切酶主要存在于中，限制性内切酶是不是就是一种？ (3) 限制性内切酶的特点是a: ；b： (4)不同的限制性内切酶切割DNA的切点相同吗？ 2、基因的“针线” 把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端黏合起来，问： (1)两者的黏性末端能黏合起来遵循的原则是。 (2)DNA连接酶的作用是。 3、基因的运载体 (1)要将一个外源基因，送入受体细胞内，还需要有运输工具，这就是 (2)通常使用的运载体有、和等。 (3)质粒它存在于及等生物中，是细胞染色体(有的细胞中没有染色体)外能的很小的环状分子。 三基因工程的操作步骤
1、提取 2、与结合 将与结合的过程，实际上就是不同来源的DNA 的过程。如果以质粒作为运载体，首先要用一定的切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。然后用限制酶切断，使其产生相同的。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，质粒的黏性末端与目的基因的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，再加入适量的，这样就形成了一个重组DNA分子。 3、将导入 4、目的基因的表达和检测 基因的表达是指通过和合成的过程。 四基因工程的应用（见书） 1.获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。 2.高效率的生产出高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等 3.利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，保护环境。 五转基因生物和转基因食品的安全性 【知识细目表】 1.概念 2.原理基因重组 3.基因工程的基本工具 （1）基因的“剪刀”（限制性内切酶） 限制性内切酶能够对DNA分子进行切割，它具有专一性和特异性。即一种内切酶只对DNA 分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。 （2）基因的“针线”（DNA连接酶） 能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。 注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键 （3）.基因的运载体作用：将外源基因送入受体细胞 种类：质粒、噬菌体和动物病毒。其中质粒是基因工程中最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。 特点：是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA 分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
专题一基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具 一、预习与质疑（课前完成） 1、预习内容 选修3 P1—P7 2、预习目标 ①简单描述基因工程的概念及目的。 ②说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。 ③利用DNA重组技术的工具解答有关题目。 3、预习重难点 重点：DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用； 难点：基因工程载体需要具备的条件 4、预习检测（会解答以下问题） 知识回顾： ●DNA分子的结构特点是什么？ ●噬菌体侵染细菌的实验 ●原核生物的结构特点是什么？ 知识点一：基因工程的概念 注意：对本概念应从以下几个方面理解： 知识点二：基因工程的三个基本工具： 1.限制性核酸内切酶---“分子手术刀” 1)来源： 2)功能： 3)切割方式：2.DNA连接酶——“分子缝合针” 1)分类: 和 2)作用及作用部位： 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1）分子运载车的分类：常用的是 其他载体 2）运载体使用的目的： 3）作为运载体必须具备的条件：1 2 3 4 逆向思维：假如运载体不具备这些条件会怎样？ 二、讨论与研究 1）注意：你知道DNA水解酶、DNA解旋酶、DNA连接酶、DNA聚合酶的区别吗？ （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基（2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。 注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 三、检测与反馈 考点一、基因工程的概念 例1．（2005高考）以下有关基因工程的叙述，正确的是（） A、基因工程是细胞水平上的生物工程 B、基因工程的产物对人类都是有益的 C、基因工程产生的变异属于人工诱变 D、基因工程育种的优点之一是目的性强 点评：正确理解基因工程的概念是解题的关键。 考点二、基因工程的基本工具 例2.下列关于限制酶的说法不正确的是（）
1.2 关注基因工程学案（含答案） 第二节第二节关注基因工程关注基因工程学习导航 1.举例说出基因工程在动.植物方面的应用。 2.举例说明基因诊断和基因治疗的原理和过程。 3.关注转基因生物的安全性问题。 4.举例说出生物武器的危害。 重难点击 1.基因工程在动.植物方面的应用。 2.基因治疗的原理和过程。 方式一基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几年间，得到了飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域农牧业.工业.环境.能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧方式二 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪.牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取45g胰岛素。 用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。 1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公
司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了3050。可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药相比的优越性无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品.降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。 基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。 一.植物基因工程和动物基因工程 一.植物基因工程和动物基因工程1植物基因工程1应用领域用于提高农作物的抗除草剂.抗虫.抗病和抗盐碱能力等方面。 改善农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 2应用实例应用领域目的基因应用实例抗病转基因植物抗病基因，如病毒的复制酶基因抗病毒小麦.甜椒或番茄等抗虫转基因植物抗虫基因，如苏云金杆菌Bt毒蛋白基因抗虫棉等抗逆转基因植物抗冻蛋白基因抗冻转基因番茄调节细胞渗透压的基因抗盐碱和干旱烟草抗除草剂基因抗除草剂大豆.玉米等 2.动物基因工程1应用领域改善畜产品品质.提高动物生长速度.生产药物.作器官移植供体等。 2应用实例连线应用外源基因实例改善畜产品品质 A.药用蛋白基因a.产低乳糖牛奶的转基因牛提高动物生长速度 B.乳糖酶基因b.转基因鲑鱼生产药物
基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
课型：新授主备：同备审批: 7/13/2013 第6章从杂交育种到基因工程 第2节基因工程 【学习目标】1.简述基因工程的基本原理 2.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 3.关注转基因生物和转基因食品的安全性 【学习重点】1. 基因工程的基本原理 【学习难点】基因工程的基本原理 【学习过程】 一、基因工程的基本原理 （一）、基因工程的概念 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的。 【思考】 为什么不同生物的基因可以相互转移？转基因生物是否产生了新基因和新型蛋白质？ （二）、基因工程的工具 基因的“剪刀”—— 一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在的切点上切割DNA分子。【思考】 要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？ 【练一练】试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端 基因的“针线”—— “缝合”__________和_________交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。 【思考】DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？
基因的运载体目前常用的运载体有________、________和______________等。 质粒存在于中,是拟核或细胞核外能够________的______________分子。 （三）、基因工程的操作步骤 目的基因、目的基因与结合、将目的基因、目的基因的和 【思考】 目的基因和质粒为什么要用同一种限制酶切割？限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？用DNA连接酶讲目的基因与运载体结合时，有其他不同的结合情况吗（两两结合时）？ 二、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种 人们培育出的转基因作物和转基因动物主要有 ___________________________ ___ _____ ____ ____________________________________ __ 2、基因工程与药物研制 转基因药物有：________、________、________、________、________、________、________、________、________。 三、转基因生物和转基因食品的安全性 两种观点：__________________________________和_______________________________ ［课堂小结］ 【自我检测】 1．不属于基因工程方法生产的药物是（） A.干扰素 B.白细胞介素 C.青霉素 D.乙肝疫苗 2．质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（） ①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA分子 ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
专题一基因工程 第1 基因工程概述和基因工程工具 学习目标： 基因工程的原理及技术： 简述基因工程的原理； 说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点； 一、基因工程的诞生与发展 1.诞生 （1）理论支持：①艾弗里证明了DNA是遗传物质。②沃森与克里克阐明了DNA分子的双螺旋结构。③尼伦贝格等破译了遗传密码。 （2）技术支持：限制性核酸内切酶和DNA连接酶、质粒等载体和逆转录酶的发现，直接促使了基因工程的诞生。 （3）实例：1973年，美国科学家科恩等将不同来源的DNA分子进行体外重组，并首次实现了重组DNA分子在大肠杆菌中的表达，标志着定向改造生物的技术—基因工程的诞生。 2.发展1978年，人胰岛素在大肠杆菌中成功合成。1980，转基因小鼠诞生。 二、基因工程的概念 按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做重组DNA技术或转基因技术。 是一种定向改造生物的技术，其原理为基因重组，会使生物产生定向的变异。 三、基因工程的工具 1．限制性核酸内切酶“分子手术刀” （1）简称：限制酶。 （2）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。在原核生物中可以切断外来的DNA，使异源DNA的失去活力，这样便保护了细胞原有的遗传信息。限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物钟不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 （3）特点：识别双链D NA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 注意：①限制酶是蛋白质类的酶，具有高效性、特异性、易变性（反应条件温和性）等酶的特性。
高一（生物）基因工程及其应用(第1课时)学案 编制人初审人审核人编制时间 5月20日 班级姓名第小组 【学习目标】: 1.简述基因工程的基本原理； 2.说出基因工程的基本工具 3 简述基因工程的基本操作步骤 【问题导学】: 学点1.基因工程的概念：阅读课本P102第2段回答下面的问题: 1. 基因工程又叫技术或技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。 2.精读概念，想一想基因工程为什么又叫基因拼接技术”？ 学点2. 基因工程的工具: : ﹙1﹚基因的“剪刀”：学习课本P102第3段回答下面的问题 ①基因的“剪刀”是指：（简称__________） 一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在的切点上切割DNA分子。 ②EcoRⅠ限制酶识别的特定序列是什么?在哪个部位将序列切开? ③什么是黏性末端？不同的酶切出的黏性末端是否相同?这体现了酶的哪种特性? 【试一试：】试写出下列序列受EcoRⅠ限制酶作用后的粘性末端 CTTCAT GAATTC CCTAA GAAGTA CTTAAG GGATT （2）、基因的“针线”：阅读课本P103第1段回答下面的问题 ①基因的“针线”是指_______ 它可以“缝合”和交替 连接而构成的DNA骨架上的缺口。 ②DNA连接酶作用的部位是氢键吗？ 【试一试：】请在右图中标出DNA连接酶连接的部位。 （3）、基因的“运载体”：阅读课本P103第2段回答下面的问题 ①基因工程中，目前常用的运载体有________、________和______________等。 质粒存在于中，是拟核或细胞核外能够的分子。 ②运载体的作用是什么？质粒的本质是什么？ 学点3. 基因工程的操作步骤：阅读课本P103第3段思考下面的问题 ①什么是目的基因? ②提取目的基因时需要对目标DNA切割几次才能获得目的基因？ ③目的基因与运载体结合时需要对质粒切割几次？ ④切取目的基因和运载体时是否需要使用相同的限制酶？为什么？ ⑤基因工程操作的一般步骤为：__________________、目的基因与___________结合、将目的基因导入_________________、目的基因的________和________。 【小试牛刀】：重组DNA分子的模拟操作(以小组为单位,合作完成)
基因工程及其应用集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
第2节基因工程及其应用（第1课时） 知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究 传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？
人教版高中生物《基因工程及其应用》教学设计 一、总体设计指导思想 本节课突出对学生技能和科学素质的培养，通过精心设计课堂教学环节，来培养学生的信息提取能力、识图能力、语言表达能力、实际操作能力及培养学生的科学精神和科学素养。 二、教材分析 基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生了巨大的影响，学习这一内容既有利于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学技术社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划提供一种新的视角。而对这一专题的教学，首先要考虑基础性，高中阶段的教学不是培养专家，而是要全面提高学生的科学素养，因此着力点应瞄准对学生的发展起根本作用的知识能力思想情感上，针对本节内容即简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用，关注转基因生物和转基因食品的安全性；关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高；运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型，而本课知识、能力上主要解决基因工程操作的原理及基本步骤以及模型构建。 三、教学目标 （一）知识目标 简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 关注转基因生物和转基因食品的安全性； （二）情感态度价值观目标 关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高 （三）能力目标 运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。 四、教学重难点 重点：①基因工程的主要步骤 ②基因工程的应用 ③转基因生物和食品的安全性 难点：①基因工程的基本原理。 ②转基因生物与转基因食品的安全性。 五、教学过程：
六、学案设计： 6.2基因工程---课堂探究案 一．学习目标 1.简述基因工程的基本原理 2.通过模型制作理解基因工程的关键步骤 二．合作探究 1.核心概念：基因工程 又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。别名_________________ 原理____________________________ 结果__________________________________________________________________ 2.信息提取：阅读以下资料，找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词。 美国人在1978年用大肠杆菌生产出了胰岛素，大肠杆菌产生胰岛素并进行批量生产的原理是运用到了现代生物技术的转基因技术，它是先将人胰岛素基因从人的染色体DNA上剪切出来，插入从细菌细胞中提取出来的质粒（作为载体）中，再将这个合并起来的、带有胰岛素基因的质粒，转移入大肠杆菌的细胞中，随后该胰岛素基因会指导大肠杆菌细胞产生胰岛素，人类即可将这些胰岛素提取并收集出来，用于治疗糖尿病病人，给糖尿病患者带来了福音. 能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词分别是________、_________、__________。 3.合作探究：阅读课本102页最后一段至103页第二段，探讨以下问题 （1）限制酶的分布、作用及特性 思考一：限制性核酸内切酶切割的是DNA分子的哪个部位_______________ （2）DNA连接酶的作用、作用对象和作用部位 思考二：DNA连接酶与DNA聚合酶有何区别？___________________________________ （3）运载体的常见种类、作用 4.读图说话：读下图，用自己的话描述基因工程操作的一般步骤。
第三节基因工程的应用 学习目标课程标准 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成 果。(重点) 2．了解基因工程的进展。 3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应 用。 1．举例说出基因工程的应用。 2．调查基因工程产品在社会中的应用情况， 讨论转基因生物的利与弊。 基础知识·双基夯实 一、植物基因工程的成果 植物基因工程技术主要用于提高农作物的①__抗逆__能力，以及改良农作物的②__品质__和利用植物生产③__药物__等方面。 (一)抗虫转基因植物 1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、④__蛋白酶__抑制剂基因、⑤__淀粉酶__抑制剂基因、植物凝集素基因等。 2．成果：抗虫植物，如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。 (二)抗病转基因植物 1．植物的病原微生物：⑥__病毒__、真菌和细菌等。 2．抗病基因种类 (1)抗病毒基因：病毒⑦__外壳蛋白__基因和病毒的复制酶基因。 (2)抗真菌基因：⑧__几丁质酶__基因和抗毒素合成基因。 (3)成果：抗烟草花叶病毒转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (三)抗逆转基因植物 1．抗逆基因：调节细胞⑨__渗透压__的基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 2．成果：具抗寒能力的烟草、番茄，具抗除草剂能力的大豆、玉米。 (四)利用转基因改良植物的品质 1．优良基因：必须氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 二、动物基因工程的成果 (一)用于提高动物生长速度 1．生长基因：外源⑩__生长激素__基因。
基因工程专题复习 编写：李学孟审编：张军2015-4-7 【目标引领】（考试大纲要求） 1、基因工程的诞生Ⅰ 2、基因工程的原理及技术Ⅱ 3、基因工程的应用Ⅱ 4、蛋白质工程Ⅰ 复习重难点：基因工程的基本操作流程 【课前自主复习】 一、基因工程的概念和原理： 1、操作环境是。典型过程是。 2、基因工程的优点 （1）克服了。基因工程和植物体细胞杂交一样，突破了有性生殖的局限。 （2）改造了生物性状。与诱变育种相比较克服了诱变育种的突变的不定向性。 3、原理是。 4、操作层次：是水平。是获取某生物的DNA分子片段，把它与另一个DNA 分子片段结合成一个DNA分子。 5、实质：A种生物的某个基因通过一定方式导入B种生物体内并能进行基因表达。基因没有改变，蛋白质没有改变，只是转录和翻译的场所发生改变。 二、基因工程操作常用的工具： 1、限制酶又称。 2、DNA连接酶 （1）种类：和。 （2）作用：是连接两个DNA片段形成磷酸二酯键。 3、载体 （1）常用载体是，本质是小型；其他载体有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 （2）功能：将导入受体细胞。 （3）载体必需具备的条件： 能够在宿主细胞内稳定保存并大量复制； 有一个至限制酶的切割位点，以便于与外源基因进行连接； 有特殊的遗传，供重组DNA的检测和鉴定。 三基因工程的操作程序： 1、目的基因的获取有哪些方法？ 2、如何构建基因表达载体？画出一个完整的基因表达载体。
3、将目的基因导入受体细胞的方法 4、目的基因的检测和鉴定 （1）分子水平的检测： （2）个体水平检测。 四、蛋白质工程 1、总结蛋白质工程与基因工程的区别与联系： 蛋白质工程基因工程 操作方法 区别 结果 操作对象都是基因，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第 联系二代基因工程。 【课中合作解疑】 一、基因工程的概念和原理： 1、基因工程实现的生物学基础？ 二、基因工程操作常用的工具： 2、转基因抗虫棉的抗虫基因插到棉花细胞的哪个部位？抗虫棉的后代一定抗虫 吗？ 三基因工程的操作程序： 3、基因组文库与cDNA文库的区别。 4、动物基因工程的受体细胞一般是受精卵，为什么？一定是受精卵吗？如果受体
2019湖南高考生物知识点：基因工程及其应用 1.概念 按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2.原理 基因重组 3.工具 A.基因的”剪刀”：限制性内切酶 ①分布：主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果：产生黏性未端(碱基互补配对)。 B.基因的”针线”：DNA连接酶 ①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 C.基因的”运载工具”：运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、具有多个限制酶切点。 c、有某些标记基因。 ③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
4.基因操作的基本步骤 ①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等 ②目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)：用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA(运载体)，使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子(重组质粒) ③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞 ④目的基因检测与表达 检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。 表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死;胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。
6.2基因工程及其应用教学设计案例 基因工程及其应用 --案例 一、教学目标的确定 课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是："关注转基因生物和转基因食品的安全性"，这也是本节要达成的主要教学目标。课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将"简述基因工程的基本原理"，"举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用"作为教学目标。 二、--思路 第一课时--流程图如下。 第二课时--流程图 如下。 三、教学实施的程序 教师组织引导 学生活动 教学意图 教师通过图 片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，
引入课题。教师利用"问题探讨"，提出问题，组织学生讨论、交流看法。 ·为什么能把一种生物的基因"嫁接"到另一种生物上？ ·推测这种"嫁接"怎样才能实现？ ·这种"嫁接"对品种的改良有什么意义？ 教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。说明本节教学目标。 教师肯定学生合理的想法，引发思考。 "你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？" 教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生："你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？" 以ecor i为例，构建重组dna分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。教师交代清楚ecor i是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割dna分子的酶。它的特殊性在于，它在dna 分子内部"下剪刀"，专门识别dna分子中含有的"gaattc"这样的